KR102083720B1 - Ndir analyzer having a helical optical path - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대기 중에 포함된 다양한 가스의 농도를 측정하는 NDIR 분석기로서, 일부분에 가스인입구와 가스인입구에 대응하여 가스배출구가 형성되어 있는 분석기 본체와 분석기 본체의 내부에서 가스인입구와 가수배출구에 각각 연결되면서 설치되어 유입된 가스의 농도 측정이 가능한 공간을 제공하는 분석챔버와 분석챔버의 일부분에 설치되어 분석챔버의 내부로 적외선을 조사하는 적외선 소스와 분석챔버의 일부분에 설치되어 적외선 소스를 통해서 조사된 적외선으로 분석챔버에 유입된 가스의 파장을 측정하는 디텍터 및 분석기 본체의 일부분에 설치되고 적외선 소스와 디텍터에 연결되어 적외선 소스와 디텍터의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 분석챔버는, 원통이나 다각형상의 관체형으로 제작되며 내주면을 미러코팅하여 적외선 소스를 통해서 조사되는 적외선을 굴절이나 반사시켜서 적외선의 나선형 광로를 유도하는 것을 특징으로 한다.The present invention is an NDIR analyzer for measuring the concentration of various gases contained in the atmosphere, the gas inlet and gas inlet corresponding to the gas inlet and the gas inlet and the gas inlet and gaseous outlet in the inside of the analyzer body respectively connected to the gas inlet portion Installed in the analysis chamber and a portion of the analysis chamber that provides a space for measuring the concentration of the gas introduced therein and installed in a portion of the analysis chamber that irradiates infrared rays into the analysis chamber and irradiated through the infrared source. The detector includes a detector for measuring the wavelength of the gas introduced into the analysis chamber by infrared light and a controller which is connected to the infrared source and the detector and controls the operation of the infrared source and the detector. The analysis chamber includes a cylinder or a polygon. Manufactured in tubular shape on the top and infrared coated on the inner circumference By an infrared ray is irradiated through the refraction or reflection switch is characterized in that for guiding the helical path of the infrared ray.
Description
본 발명은 NDIR 분석기 및 분석기를 이용한 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적외선을 나선형 광로 형상으로 조사하여 광로 길이의 조절이 가능하므로 농도별 가스의 측정 및 분석이 가능한 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기 및 상기 분석기를 이용한 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a measurement method using an NDIR analyzer and an analyzer, and more particularly, NDIR analyzer having a spiral optical path capable of measuring and analyzing gas by concentration because the length of the optical path can be adjusted by irradiating infrared rays into a spiral optical path shape. It relates to a measuring method using the analyzer.
사업체 굴뚝에서 배출되는 기체상 대기오염물질의 농도를 현장에서 실시간 측정하는 가장 실용적인 측정기술로 비분산 적외선 분석법 (non-dispersive infrared method : NDIR)을 이용한 계측기술이 적용되고 있다.As the most practical measuring technique for measuring the concentration of gaseous air pollutants emitted from a business chimney in real time, a measurement technique using a non-dispersive infrared method (NDIR) is applied.
최근 국내에서도 산업화에 따른 다양한 종류의 오염물질이 대기 중으로 배출됨에 따라 실시간으로 동시에 다양한 종류의 오염물질에 대한 분석이 요구되고 있다.Recently, as various kinds of pollutants are released into the atmosphere due to industrialization, analysis of various kinds of pollutants in real time is required.
특정한 대기오염물질들은 적외선(Infrared : IR) 영역의 고유파장대역에서 흡수특성을 가지며, Beer- Lambert의 법칙에 의해 적외선 통과거리와 시료농도의 곱에 지수함수적으로 비례한다.Certain air pollutants have absorption characteristics in the intrinsic wavelength band of the infrared (IR) region, and are exponentially proportional to the product of infrared transmission distance and sample concentration by Beer-Lambert's law.
이러한 특성을 이용한 분석법을 NDIR 분석법이라 하며, 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물(CO, SO2, NOx.) 등의 대기 배출가스 농도측정에 주로 이용된다. The analysis method using these characteristics is called NDIR method, and is mainly used for measuring the concentration of atmospheric emissions such as carbon monoxide, sulfur oxides, and nitrogen oxides (CO, SO2, NOx.).
가스상관필터(gas filter correlation: GFC)를 갖는 NDIR 광학분석장치는 IR 광원을 단색광학필터에 통과시켜 특정파장대역의 단색광을 만들고, 이를 측정 대상 기준가스가 충진된 가스필터(기준셀, reference cell)와 측정셀(measurement cell)을 교번으로 통과시켜 비교 측정함으로써 다른 가스에 의한 방해없이 측정하고자 하는 가스만의 농도를 검출할 수 있다.The NDIR optical analyzer with gas filter correlation (GFC) generates a monochromatic light of a specific wavelength band by passing an IR light source through a monochromatic optical filter, and a gas filter (reference cell) filled with a reference gas to be measured. ) And the measurement cell (Measurement cell) is alternately passed to measure the concentration of only the gas to be measured without interference by other gases.
NDIR 기술을 이용한 기존의 대기오염측정시스템에서는 각각의 가스상관필터(gas filter correlation: GFC) 외부에 광 트리거(optical trigger)를 사용하여 해당 대기오염물질의 종류를 구분한다.In the existing air pollution measurement system using NDIR technology, an optical trigger is used outside each gas filter correlation (GFC) to distinguish the types of air pollutants.
그러나, 상기 GFC의 각 채널마다 외부에 다수의 광 트리거를 설치하고, 이 광 트리거를 통해 해당 대기오염물질의 종류를 구분하여 실시간으로 많은 데이터를 처리하는 것은 매우 비효율적이다.However, it is very inefficient to install a plurality of optical triggers externally for each channel of the GFC, and process a lot of data in real time by classifying the type of air pollutants through the optical trigger.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 대기 중 산재해 있는 가스를 농도별로 측정하고 분석이 가능한 기능이 구비된 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기 및 상기 분석기를 이용한 측정방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the problem to be solved of the present invention is an NDIR analyzer having a spiral optical path with a function capable of measuring and analyzing the gas scattered in the atmosphere by concentration and It is to provide a measuring method using the analyzer.
본 발명의 또 다른 목적은, 농도별 가스를 선별하여 측정하고 분석한 정보를 표시하는 기능이 구비된 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기 및 상기 분석기를 이용한 측정방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a NDIR analyzer having a spiral optical path having a function of selecting and measuring gas by concentration and displaying the analyzed information, and a measuring method using the analyzer.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly to those skilled in the art from the following description. It can be understood.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 대기 중에 포함된 다양한 가스의 농도를 측정하는 NDIR 분석기로서, 일부분에 가스인입구와 상기 가스인입구에 대응하여 가스배출구가 형성되어 있는 분석기 본체; 상기 분석기 본체에 내부에서 상기 가스인입구와 가수배출구에 각각 연결되면서 설치되어 유입된 가스의 농도 측정이 가능한 공간을 제공하는 분석챔버; 상기 분석챔버의 일부분에 설치되어 상기 분석챔버의 내부로 적외선을 조사하는 적외선 소스; 상기 분석챔버의 일부분에 설치되어 상기 적외선 소스를 통해서 조사된 적외선으로 상기 분석챔버에 유입된 가스의 파장을 측정하는 디텍터; 및 상기 분석기 본체의 일부분에 설치되고 상기 적외선 소스와 상기 디텍터에 연결되어 상기 적외선 소스와 상기 디텍터의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고, 상기 분석챔버는, 원통이나 다각형상의 관체형으로 제작되며 내주면을 미러코팅하여 상기 적외선 소스를 통해서 조사되는 적외선을 굴절이나 반사시켜서 적외선의 나선형 광로를 유도할 수 있다.The present invention was created to improve the problems of the prior art as described above, which is a NDIR analyzer for measuring the concentration of various gases contained in the atmosphere, the gas inlet and the gas outlet corresponding to the gas inlet is formed in a portion Analyzer body; An analysis chamber installed in the analyzer main body and connected to the gas inlet and the water outlet, respectively, to provide a space for measuring the concentration of the gas introduced therein; An infrared source installed at a portion of the analysis chamber to irradiate infrared rays into the analysis chamber; A detector installed at a portion of the analysis chamber and measuring a wavelength of a gas introduced into the analysis chamber by infrared rays irradiated through the infrared source; And a controller installed at a portion of the analyzer main body and connected to the infrared ray source and the detector to control the operation of the infrared ray source and the detector, wherein the analysis chamber is formed in a cylindrical or polygonal tubular shape and has an inner circumferential surface. Mirror coating may induce a spiral optical path of the infrared rays by refracting or reflecting the infrared rays irradiated through the infrared source.
또한, 상기 분석챔버의 내주면을 금, 은, 알루미늄, 니켈 및 크롬 중에서 하나로 미러코팅 처리할 수 있다.In addition, the inner circumferential surface of the analysis chamber may be mirror coated with one of gold, silver, aluminum, nickel, and chromium.
또한, 상기 적외선 소스는, 상기 컨트롤러의 제어에 의해 설정된 각도로 적외선을 조사하여 상기 분석챔버 내에서 나선형의 굴절이나 반사를 통해서 적외선의 광로 길이를 조절할 수 있다.In addition, the infrared ray source may adjust the optical path length of the infrared ray through the spiral refraction or reflection in the analysis chamber by irradiating the infrared ray at an angle set by the control of the controller.
또한, 상기 분석챔버에 인접한 상태로 상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러에 제어에 의해 상기 분석챔버 내의 온도를 제어하는 챔버히터;를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a chamber heater installed at a portion of the analyzer main body in a state adjacent to the analysis chamber and controlling a temperature in the analysis chamber by control to the controller.
또한, 상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 CO₂ 가스를 선별적으로 감지하는 CO₂센서가 구비된 CO₂가스 측정챔버:를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a CO₂ gas measuring chamber installed at a portion of the analyzer main body and provided with a CO₂ sensor for selectively detecting CO₂ gas under the control of the controller.
또한, 상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 H₂O 가스를 선별적으로 감지하는 H₂O센서가 구비된 H₂O가스 측정챔버:를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include an H₂O gas measuring chamber installed at a portion of the analyzer main body and equipped with an H₂O sensor for selectively detecting the H₂O gas under the control of the controller.
또한, 상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 농도별 가스를 감지하는 센서가 구비되어 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 분석챔버에서 측정되는 가스의 종류를 분석하여 알려주는 알람:을 더 포함할 수 있다.In addition, the sensor is installed on a portion of the analyzer main body is provided with a sensor for detecting the gas for each concentration may further include an alarm: to inform by analyzing the type of gas measured in the analysis chamber by the control of the controller.
또한, 상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 알람을 통해서 감지된 상기 분석챔버에서 측정되는 가스의 종류와 양을 출력하여 표시하는 디스플레이:를 더 포함할 수 있다.The display apparatus may further include a display installed at a portion of the analyzer main body and outputting and displaying the type and amount of gas measured in the analysis chamber detected through the alarm under the control of the controller.
또한, 상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 분석챔버에서 측정되는 가스에 대한 정보를 외부의 단말기와 무선으로 전송하는 무선통신모듈;을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a wireless communication module installed at a portion of the analyzer main body and wirelessly transmitting information about a gas measured in the analysis chamber under control of the controller to an external terminal.
전술한 대기 중에 포함된 다양한 가스의 농도를 측정하는 NDIR 분석기로서, 일부분에 가스인입구와 상기 가스인입구에 대응하여 가스배출구가 형성되어 있는 분석기 본체와 상기 분석기 본체에 내부에서 상기 가스인입구와 가수배출구에 각각 연결되면서 설치되어 유입된 가스의 농도 측정이 가능한 공간을 제공하는 관체형의 분석챔버와 상기 분석챔버의 일부분에 설치되어 상기 분석챔버의 내부로 적외선을 조사하는 적외선 소스와 상기 분석챔버의 일부분에 설치되어 상기 적외선 소스를 통해서 조사된 적외선으로 상기 분석챔버에 유입된 가스의 파장을 측정하는 디텍터 및 상기 분석기 본체의 일부분에 설치되고 상기 적외선 소스와 상기 디텍터에 연결되어 상기 적외선 소스와 상기 디텍터의 작동을 제어하는 컨트롤러를 포함하고, 상기 분석챔버는, 원통이나 다각형상의 관체형으로 제작되며 내주면을 미러코팅하여 상기 적외선 소스를 통해서 조사되는 적외선을 굴절이나 반사시켜서 적외선의 나선형 광로를 유도하는 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기를 이용하여 다양한 가스의 농도를 측정하는 방법으로서, 상기 분석챔버에 유입되는 가스의 농도를 측정하기 위해서 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 적외선 소스를 이용해서 상기 분석챔버에 적외선을 조사하는 적외선 조사단계; 상기 적외선 조사단계를 거쳐서 조사된 적외선을 상기 컨트롤러의 제어에 의해 조사각을 조절하여 굴절과 반사를 통해서 적외선의 광로 길이를 조절하는 조사각 조절단계; 상기 분석챔버에 유입된 가스의 농도를 탐지하는 상기 디텍터를 이용하여 상기 컨트롤러의 제어에 의해 가스의 농도를 탐지하는 가스농도 탐지단계; 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 분석챔버에서 측정되는 농도별 가스의 종류를 감지하여 알람을 통해서 알리는 알람단계; 및 상기 컨트롤러의 제어에 의해 디스플레이를 이용하여 상기 분석챔버에서 분석된 가스의 종류와 양을 외부에 영상으로 표출하는 영상표출단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.An NDIR analyzer for measuring the concentration of various gases contained in the atmosphere described above, wherein the gas inlet and the gas outlet are formed in a portion corresponding to the gas inlet and the gas inlet and the gas outlet in the analyzer body. A tubular analysis chamber that is installed and connected to each other and provides a space for measuring the concentration of the gas introduced therein, and an infrared source that is installed in a portion of the analysis chamber and irradiates infrared rays into the analysis chamber and a portion of the analysis chamber. A detector installed at a portion of the analyzer and a detector for measuring a wavelength of a gas introduced into the analysis chamber by infrared rays irradiated through the infrared source and connected to the infrared source and the detector to operate the infrared source and the detector; And a controller to control the analysis chamber Is a cylindrical or polygonal tubular shape and mirror coating the inner circumferential surface to refract or reflect the infrared rays irradiated through the infrared source to have a concentration of various gases using an NDIR analyzer having a spiral optical path that induces a spiral optical path of infrared rays. A measuring method comprising: an infrared irradiation step of irradiating infrared rays to the analysis chamber using the infrared source under the control of the controller to measure the concentration of gas flowing into the analysis chamber; An irradiation angle adjusting step of adjusting an irradiation angle of the infrared rays irradiated through the infrared irradiation step by controlling the controller to adjust an optical path length of the infrared rays through refraction and reflection; A gas concentration detection step of detecting a concentration of a gas under control of the controller by using the detector for detecting a concentration of the gas introduced into the analysis chamber; An alarm step of detecting a type of gas for each concentration measured in the analysis chamber under control of the controller and informing through an alarm; And an image display step of expressing the type and amount of the gas analyzed in the analysis chamber as an image to the outside using a display under the control of the controller.
본 발명의 일실시예에 따르면, 내면에 금으로 미러코팅 처리된 분석챔버에 적외선 소스를 조사하고 나선형 광로를 유도하여 적외선의 광로 길이를 조절해가면서 농도별 가스들의 측정 및 분석이 가능하다.According to one embodiment of the present invention, an infrared source is irradiated to an analysis chamber mirror-coated with gold on an inner surface thereof, and a spiral optical path is induced to adjust and measure the concentration-specific gases while adjusting the optical path length of infrared rays.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 별도의 CO₂가스 측정챔버와 H₂O가스 측정챔버를 구비하여 특정 가스의 측정이 가능하다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a
또한, 알람이나 디스플레이를 이용하여 분석챔버에 대한 정보를 외부에 표시하거나 무선통신모듈을 이용하여 외부의 단말기와 연결하여 정보를 표시할 수 있다.In addition, information about the analysis chamber may be displayed to the outside using an alarm or a display, or information may be displayed by connecting to an external terminal using a wireless communication module.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects obtained in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기의 개념도이다.
도 2는 상기 분석챔버의 정면도이다.
도 3은 상기 분석챔버의 개념도이다,
도 4는 상기 분석챔버 내의 적외선 조사패턴을 나타낸 도면.
도 5는 상기 NDIR 분석기의 제어블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기 및 상기 분석기를 이용한 측정방법의 순서도이다.The following drawings, which are attached in this specification, illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention, serve to further understand the spirit of the present invention. It should not be construed as limited to.
1 is a conceptual diagram of an NDIR analyzer having a spiral optical path according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view of the analysis chamber.
3 is a conceptual diagram of the analysis chamber,
4 is a view showing an infrared irradiation pattern in the analysis chamber.
5 is a control block diagram of the NDIR analyzer.
6 is a flow chart of an NDIR analyzer having a spiral optical path and a measurement method using the analyzer according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. However, since the description of the present invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiments may be variously modified and may have various forms, the scope of the present invention should be understood to include equivalents for realizing the technical idea. In addition, the objects or effects presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all or only such effects, the scope of the present invention should not be understood as being limited thereby.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention will be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as "first" and "second" are intended to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. When a component is referred to as being "connected" to another component, it should be understood that there may be other components in between, although it may be directly connected to the other component. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring", should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as "include" or "have" refer to features, numbers, steps, operations, components, parts, or parts thereof described. It is to be understood that the combination is intended to be present and does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise defined. Generally, the terms defined in the dictionary used are to be interpreted to coincide with the meanings in the context of the related art, and should not be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless clearly defined in the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기의 개념도이고, 도 2는 상기 분석챔버의 정면도이며, 도 3은 상기 분석챔버의 개념도이고, 도 4는 상기 분석챔버 내의 적외선 조사패턴을 나타낸 도면이며, 도 5는 상기 NDIR 분석기의 제어블럭도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기 및 상기 분석기를 이용한 측정방법의 순서도이다.1 is a conceptual diagram of an NDIR analyzer having a spiral optical path according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the analysis chamber, FIG. 3 is a conceptual view of the analysis chamber, and FIG. 4 is an infrared irradiation in the analysis chamber. 5 is a control block diagram of the NDIR analyzer, and FIG. 6 is a flowchart of an NDIR analyzer having a spiral optical path and a measuring method using the analyzer according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 5에 도시된 바와 같이, 대기 중에 포함된 다양한 가스의 농도를 측정하는 NDIR 분석기로서, 본 발명은 분석기 본체(100), 분석챔버(110), 적외선 소스(120), 디텍터(130) 및 컨트롤러(200)를 포함 할 수 있다.1 to 5, as an NDIR analyzer for measuring the concentration of various gases contained in the atmosphere, the present invention is the analyzer main body 100, the
분석기 본체(100)는 일부분에 가스인입구(20)와 가스인입구(20)에 대응하여 가스배출구(30)가 형성되어 있는 구조일 수 있다.The analyzer main body 100 may have a structure in which a
여기서, NDIR 분석기(센서)에 대해서 알아보면, NDIR 센서의 주요 구성 요소는 적외선 소스(램프), 샘플 챔버 또는 라이트 튜브, 라이트 필터 및 적외선 탐지기로, IR 광은 샘플 챔버를 통해 검출기쪽으로 향하게 된다. Here, as for the NDIR analyzer (sensor), the main components of the NDIR sensor are an infrared source (lamp), a sample chamber or a light tube, a light filter, and an infrared detector, and IR light is directed toward the detector through the sample chamber.
병행하여 기준 가스가 봉입 된 또 다른 챔버, 일반적으로 질소가 있는데 샘플 챔버의 가스는 Beer-Lambert 법칙에 따라 특정 파장의 흡수를 일으키고, 이러한 파장의 감쇠는 가스 농도를 결정하기 위해 검출기에 의해 측정되며, 검출기 앞에는 선택된 가스 분자가 흡수 할 수 있는 파장을 제외한 모든 빛을 제거하는 광학 필터가 구비될 수 있다.In parallel there is another chamber in which the reference gas is enclosed, usually nitrogen, the gas in the sample chamber causing absorption of a certain wavelength according to Beer-Lambert's law, and the attenuation of this wavelength is measured by a detector to determine the gas concentration In front of the detector, an optical filter may be provided to remove all light except a wavelength that the selected gas molecules can absorb.
분석챔버(110)는 분석기 본체(100)의 내부에서 가스인입구(20)와 가수배출구(30)에 각각 연결되면서 설치되어 유입된 가스의 농도 측정이 가능한 공간을 제공할 수 있다.The
분석챔버(110)는 원통이나 다각형상의 관체형으로 제작되며 내주면을 미러코팅하여 적외선 소스(120)를 통해서 조사되는 적외선을 굴절이나 반사시켜서 적외선의 나선형 광로를 유도할 수 있다.The
분석챔버(110)는 양단에 분리가능하게 결합되는 챔버캡을 포함하는 구성으로 제작될 수 있다.The
분석챔버(110)의 내부 청소나 수리 등을 할 경우에 챔버캡을 이용하여 손쉽게 분석챔버(110)를 개방하고 청소나 수리 등의 작업을 수행할 수 있다.When cleaning or repairing the interior of the
챔버캡은 나사결합 방식으로 분석챔버(110)와 결합되는 구조일 수 있다.The chamber cap may be a structure that is coupled to the
적외선 소스(120)는 분석챔버(110)의 일부분에 설치되어 분석챔버(110)의 내부로 적외선을 조사할 수 있다.The
적외선 소스(120)에서 조사된 적외선의 효과적인 반사와 굴절을 위해서 분석챔버(110)의 내주면을 금, 은, 알루미늄, 니켈 및 크롬 중에서 하나로 미러코팅 처리할 수 있다.The inner circumferential surface of the
적외선 소스(120)는 컨트롤러(200)의 제어에 의해 설정된 각도로 적외선을 조사하여 분석챔버(110) 내에서 나선형의 굴절이나 반사를 통해서 적외선의 광로 길이를 조절할 수 있다.The
상기와 같이 컨트롤러(200)의 제어에 의해 적외선 소스(120)에서 조사되는 적외선의 조사각을 조절하여 분석챔버(110) 내의 굴절과 반사각을 변형시키면서 적외선의 광로길이 조절이 가능하므로 하나의 장치로 다양한 파장의 가스 측정이 가능하다.As described above, by adjusting the irradiation angle of the infrared light emitted from the
디텍터(130)는 분석챔버(110)의 일부분에 설치되어 적외선 소스(120)를 통해서 조사된 적외선으로 분석챔버(110)에 유입된 가스의 파장을 측정할 수 있다.The
디텍터(130)는 특정한 가스의 측정이나 분석이 가능하도록 다양한 종류의 가스에 따라 이에 대응하는 필터들이 구비될 수 있다.The
컨트롤러(200)는 분석기 본체(100)의 일부분에 설치되고 적외선 소스(120)와 디텍터(130)에 연결되어 적외선 소스(120)와 디텍터(130)의 작동을 제어할 수 있다.The
본 발명 NDIR 분석기(10)는 챔버히터(300), CO₂가스 측정챔버(400), O₂가스 측정챔버(500), 알람(600), 디스플레이(700) 및 무선통신모듈(800)을 더 포함할 수 있다.The
챔버히터(300)는 분석챔버(110)에 인접한 상태로 분석기 본체(100)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(200)에 제어에 의해 분석챔버(110) 내의 온도를 제어할 수 있다.The
분석챔버(110)의 온도를 50℃ 정도로 유지하여 가스의 액화 등으로 인해 분석챔버(110) 내부에 발생할 수 있는 응결을 사전에 방지할 수 있다.The temperature of the
상기와 같이 분석챔버(110) 내의 응결을 방지하여 원활한 가스의 측정이 가능하다.As described above, condensation in the
CO₂가스 측정챔버(400)는 분석기 본체(100)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(200)의 제어에 의해 CO₂ 가스를 선별적으로 감지하는 CO₂센서가 구비된 구조일 수 있다.The CO₂
H₂O가스 측정챔버(500)는 분석기 본체(100)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(200)의 제어에 의해 H₂O 가스를 선별적으로 감지하는 H₂O센서가 구비된 구조일 수 있다.The H2O
상기의 CO₂가스 측정챔버(400)와 H₂O가스 측정챔버(500) 외에도 또 다른 특정 가스를 측정하기 위한 센서가 달린 측정챔버를 설치하여 사용할 수 있다. In addition to the CO2
알람(600)는 분석기 본체(100)의 일부분에 설치되며 농도별 가스를 감지하는 센서가 구비되어 컨트롤러(200)의 제어에 의해 분석챔버(110)에서 측정되는 가스의 종류를 분석하여 알려줄 수 있다.The
디스플레이(700)는 분석기 본체(100)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(200)의 제어에 의해 알람(600)을 통해서 감지된 분석챔버(110)에서 측정되는 가스의 종류와 양을 출력하여 표시할 수 있다.The
무선통신모듈(800)은 분석기 본체(100)의 일부분에 설치되며 컨트롤러(200)의 제어에 의해 분석챔버(110)에서 측정되는 가스에 대한 정보를 외부의 단말기와 무선으로 전송할 수 있다.The
본 발명 NDIR 분석기(10)는 컨틀롤러(200)와 연결되어 외부의 모바일 단말기와 와이파이 통신모듈, 블루트스 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나로 연동시켜서 사용이 가능하다.The present
전술한 대기 중에 포함된 다양한 가스의 농도를 측정하는 NDIR 분석기로서, 일부분에 가스인입구(20)와 가스인입구(20)에 대응하여 가스배출구(30)가 형성되어 있는 분석기 본체(100)와 분석기 본체(100)의 내부에서 가스인입구(20)와 가수배출구(30)에 각각 연결되면서 설치되어 유입된 가스의 농도 측정이 가능한 공간을 제공하는 분석챔버(110)와 분석챔버(110)의 일부분에 설치되어 분석챔버(110)의 내부로 적외선을 조사하는 적외선 소스(120)와 분석챔버(110)의 일부분에 설치되어 적외선 소스(120)를 통해서 조사된 적외선으로 분석챔버(110)에 유입된 가스의 파장을 측정하는 디텍터(130) 및 분석기 본체(100)의 일부분에 설치되고 적외선 소스(120)와 디텍터(130)에 연결되어 적외선 소스(120)와 디텍터(130)의 작동을 제어하는 컨트롤러(200)를 포함하고, 분석챔버(110)는, 원통이나 다각형상의 관체형으로 제작되며 내주면을 미러코팅하여 적외선 소스(120)를 통해서 조사되는 적외선을 굴절이나 반사시켜서 적외선의 나선형 광로를 유도하는 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기를 이용하여 다양한 가스의 농도를 측정하는 방법으로서, 도 6의 순서도에 도시된 바와 같이, 본 발명은 적외선 조사단계(S100), 조사각 조절단계(S200), 가스농도 탐지단계(S300), 알람단계(S400) 및 영상표출단계(S500)를 포함하여 이루어질 수 있다.An NDIR analyzer for measuring the concentration of various gases contained in the above-described atmosphere, the analyzer main body 100 and the analyzer main body having a
적외선 조사단계(S100)는 분석챔버(110)에 유입되는 가스의 농도를 측정하기 위해서 컨트롤러(200)의 제어에 의해 적외선 소스(120)를 이용해서 분석챔버(110)에 적외선을 조사할 수 있다.Infrared irradiation step (S100) may be irradiated with infrared rays to the
조사각 조절단계(S200)는 적외선 조사단계(S100)를 거쳐서 조사된 적외선을 컨트롤러(200)의 제어에 의해 조사각을 조절하여 굴절과 반사를 통해서 적외선의 광로 길이를 조절할 수 있다.The irradiation angle adjusting step S200 may adjust the irradiation angle of the infrared rays irradiated through the infrared irradiation step S100 by the control of the
가스농도 탐지단계(S300)는 분석챔버(110)에 유입된 가스의 농도를 탐지하는 디텍터(130)를 이용하여 컨트롤러(200)의 제어에 의해 가스의 농도를 탐지할 수 있다.In the gas concentration detecting step S300, the concentration of the gas may be detected by the control of the
알람단계(S400)는 컨트롤러(200)의 제어에 의해 분석챔버(110)에서 측정되는 농도별 가스의 종류를 감지하여 알람(600)을 통해서 알릴 수 있다.The alarm step S400 may detect the type of gas for each concentration measured in the
영상표출단계(S500)는 컨트롤러(200)의 제어에 의해 디스플레이(700)를 이용하여 분석챔버(110)에서 분석된 가스의 종류와 양을 외부에 영상으로 표출할 수 있다.In the image display step S500, the type and amount of the gas analyzed in the
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.The detailed description of the preferred embodiments of the invention disclosed as described above is provided to enable those skilled in the art to implement and practice the invention. Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, those skilled in the art can use each of the components described in the above-described embodiments in combination with each other. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limited in every respect and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, the claims may be incorporated into claims that do not have an explicit citation relationship in the claims, or may be included as new claims by amendment after filing.
10 : NDIR 분석기
20 : 가스인입구
30 : 가스배출구
100 : 분석기 본체
110 : 분석챔버
120 : 적외선 소스
130 : 디텍터
200 : 컨트롤러
300 : 챔버히터
400 : CO₂가스 측정챔버
500 : H₂O가스 측정챔버
600 : 알람
700 : 디스플레이
800 : 무선통신모듈10: NDIR Analyzer
20 gas inlet
30 gas outlet
100: analyzer main body
110: analysis chamber
120: infrared source
130: Detector
200: controller
300: chamber heater
400: CO₂ gas measuring chamber
500: H₂O gas measuring chamber
600: alarm
700: display
800: wireless communication module
Claims (10)
일부분에 가스인입구와 상기 가스인입구에 대응하여 가스배출구가 형성되어 있는 분석기 본체;
상기 분석기 본체의 내부에서 상기 가스인입구와 가수배출구에 각각 연결되면서 설치되어 유입된 가스의 농도 측정이 가능한 공간을 제공하는 분석챔버;
상기 분석챔버의 일부분에 설치되어 상기 분석챔버의 내부로 적외선을 조사하는 적외선 소스;
상기 분석챔버의 일부분에 설치되어 상기 적외선 소스를 통해서 조사된 적외선으로 상기 분석챔버에 유입된 가스의 파장을 측정하는 디텍터; 및
상기 분석기 본체의 일부분에 설치되고 상기 적외선 소스와 상기 디텍터에 연결되어 상기 적외선 소스와 상기 디텍터의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하고,
상기 분석챔버는 원통이나 다각형상의 관체형으로 제작되며 내주면을 미러코팅하여 상기 적외선 소스를 통해서 조사되는 적외선을 굴절이나 반사시켜서 적외선의 나선형 광로를 유도하고,
상기 분석챔버의 양단에는 분리가능하게 결합되는 챔버캡이 더 포함되며,
상기 적외선 소스는 상기 컨트롤러의 제어에 의해 조사각이 조절되어 상기 분석챔버 내에서 나선형의 굴절이나 반사를 통해서 상기 적외선의 광로 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기.NDIR analyzer for measuring the concentration of various gases contained in the atmosphere,
An analyzer main body having a gas inlet and a gas outlet corresponding to the gas inlet at a portion thereof;
An analysis chamber connected to the gas inlet and the water outlet, respectively, in the analyzer main body to provide a space for measuring the concentration of the introduced gas;
An infrared source installed at a portion of the analysis chamber to irradiate infrared rays into the analysis chamber;
A detector installed at a portion of the analysis chamber and measuring a wavelength of a gas introduced into the analysis chamber by infrared rays irradiated through the infrared source; And
A controller installed at a portion of the analyzer main body and connected to the infrared ray source and the detector to control operation of the infrared ray source and the detector;
The analysis chamber is made of a cylindrical or polygonal tubular shape and mirror-coated an inner circumferential surface to induce a spiral optical path of infrared rays by refracting or reflecting infrared rays irradiated through the infrared source,
Both ends of the analysis chamber further comprises a chamber cap detachably coupled,
The infrared source is a NDIR analyzer having a spiral optical path, characterized in that the irradiation angle is adjusted by the control of the controller to adjust the optical path length of the infrared ray through the spiral refraction or reflection in the analysis chamber.
상기 분석챔버의 내주면을 금, 은, 알루미늄, 니켈 및 크롬 중에서 하나로 미러코팅 처리하는 것을 특징으로 하는 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기.
The method of claim 1,
NDIR analyzer having a helical optical path, characterized in that the inner peripheral surface of the analysis chamber is mirror-coated with one of gold, silver, aluminum, nickel and chromium.
상기 분석챔버에 인접한 상태로 상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러에 제어에 의해 상기 분석챔버 내의 온도를 제어하는 챔버히터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기.
The method of claim 1,
And a chamber heater installed at a portion of the analyzer main body in a state adjacent to the analysis chamber and controlling a temperature in the analysis chamber by control to the controller.
상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 CO₂ 가스를 선별적으로 감지하는 CO₂센서가 구비된 CO₂가스 측정챔버:를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기.
The method of claim 1,
And a CO₂ gas measuring chamber installed at a portion of the analyzer main body and equipped with a CO₂ sensor for selectively detecting CO₂ gas under the control of the controller.
상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 H₂O 가스를 선별적으로 감지하는 H₂O센서가 구비된 H₂O가스 측정챔버:를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기.
The method of claim 1,
And a H₂O gas measuring chamber installed on a portion of the analyzer main body and equipped with an H₂O sensor for selectively detecting H₂O gas under the control of the controller.
상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 농도별 가스를 감지하는 센서가 구비되어 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 분석챔버에서 측정되는 가스의 종류를 분석하여 알려주는 알람:을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기.
The method of claim 1,
The sensor is installed on a part of the analyzer main body is provided with a sensor for detecting a gas for each concentration by the control of the controller to inform the analysis of the type of gas measured in the analysis chamber by the spiral: characterized in that it further comprises a spiral optical path NDIR analyzer with.
상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 알람을 통해서 감지된 상기 분석챔버에서 측정되는 가스의 종류와 양을 출력하여 표시하는 디스플레이:를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기.
The method of claim 7, wherein
And a display installed on a portion of the analyzer main body and outputting and displaying a type and amount of gas measured in the analysis chamber detected through the alarm under the control of the controller. NDIR Analyzer.
상기 분석기 본체의 일부분에 설치되며 상기 컨트롤러의 제어에 의해 상기 분석챔버에서 측정되는 가스에 대한 정보를 외부의 단말기와 무선으로 전송하는 무선통신모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나선형 광로를 갖는 NDIR 분석기.
The method of claim 1,
NDIR having a helical optical path further comprises a; wireless communication module installed on a portion of the analyzer main body and wirelessly transmits information about the gas measured in the analysis chamber by an external terminal under the control of the controller; Analyzer.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115015150A (en) * | 2022-05-25 | 2022-09-06 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | Multi-channel redundant high-precision combustible gas concentration sensor |
Citations (3)
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Family Cites Families (2)
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-
2018
- 2018-03-05 KR KR1020180025827A patent/KR102083720B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013002809A (en) * | 2011-06-10 | 2013-01-07 | Saian Corp | Gas sensor device and sterilization system employing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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